Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Hochpräzise Messtechnologie für die Klimaforschung

20.06.2013
Schwerefeldsatelliten der NASA fliegen mit Lasersystem aus Hannover

Für die von der NASA für 2017 geplante Satellitenmission GRACE Follow-on (GRACE-FO) arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Exzellenzclusters Centre for Quantum Engineering and Space-Time Research (QUEST) in Hannover derzeit an einem hochpräzisen Lasersystem, welches neue Erkenntnisse bei der Erforschung des Klimawandels liefern soll.

Der deutsche Beitrag zu GRACE-FO wird federführend vom GeoForschungsZentrum in Potsdam koordiniert, die Lasertechnologie unter der Leitung des Albert-Einstein-Instituts Hannover (AEI, Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik und Institut für Gravitationsphysik der Leibniz Universität Hannover) entwickelt.

Deutschland fördert das deutsch-amerikanische Gemeinschaftsprojekt mit insgesamt 49,2 Millionen Euro, wovon 2,3 Millionen Euro für die Entwicklung des Lasersystems in Hannover zur Verfügung stehen.

Das Satellitenprojekt GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) erfasst seit 2002 Schwerefeldvariationen der Erde und liefert wertvolle Daten für globale Klimamodelle. Veränderungen im Schwerefeld treten auf, wenn sich zum Beispiel Meeresströmungen verlagern, Landmassen heben oder senken oder die polaren Eismassen abschmelzen. Präzise Messtechnologie auf Basis von Mikrowellen erfasst diese Änderungen im Erdschwerefeld über die Abstände zwischen zwei Satelliten und die auf die Satelliten wirkenden Beschleunigungen. Der Abstand zwischen den beiden Satelliten beträgt circa 200 Kilometer.

„Die monatlichen Schwerefelder, die wir seit 2002 aus den Abstandsmessungen des GRACE-Mikrowelleninstruments abgeleitet haben, werden bei GRACE-FO noch einmal wesentlich verbessert. Dies wird zu zuverlässigeren Aussagen zum Klimawandel führen. Mit seiner Expertise zu den Grundlagen der Gravitation und experimentellen Methoden ist das Albert-Einstein-Institut in diesem Projekt ein idealer Partner für das GFZ“, sagt Prof. Dr. Frank Flechtner vom GeoForschungsZentrum GFZ in Potsdam, Koordinator des deutschen Beitrags für GRACE-FO.

Die bisherige Abstandsmessung mithilfe von Mikrowellen bei GRACE wird im Nachfolgeprojekt GRACE-FO durch ein sogenanntes Laserinterferometer ergänzt werden. Das Herzstück des Systems ist eine optische Bank, auf der die laserbasierte, interferometrische Abstandsmessung stattfindet. Auf beiden Satelliten wird sich je eine solche Bank befinden, um das vom anderen Satelliten ausgesandte Laserlicht zu empfangen und mit dem lokalen Laserstrahl zu überlagern.

Dies führt zu einer Messung der relativen Phase des Lichtes, welche proportional zum Abstand ist. Mit dieser Methode lässt sich die Abstandsmessung zwischen den Satelliten um einen Faktor 10 verbessern, um so eine noch präzisere Auskunft über die Massenverteilung auf unserem Planeten zu erhalten. „Wir sind sehr glücklich, mit unserer Methode aus der Gravitationswellenforschung jetzt auch zur Klimaforschung beitragen zu können. Veränderungen im Schwerefeld der Erde werden mit nie da gewesener Präzision erfasst werden können“, so Prof. Dr. Karsten Danzmann, Direktor am Albert-Einstein-Institut und Professor an der Leibniz Universität Hannover.

„Mit unserem System wollen wir den Abstand der Satelliten zueinander bis in den Sub-Mikrometerbereich, also dem Millionstel eines Meters, genau vermessen“, erklärt Dr. Gerhard Heinzel, Physiker am Albert-Einstein-Institut in Hannover. Die Anforderungen an das Lasersystem sind hoch. Eine der großen Herausforderungen besteht zum Beispiel darin, stabile optische Komponenten für den Einsatz im Weltraum zu entwickeln. „Mit GRACE Follow-on wird erstmalig Laserinterferometrie zwischen Satelliten zum Einsatz kommen. Wir betreten damit absolutes Neuland und müssen das ganze System so entwickeln, dass es einerseits sehr kompakt wird und gleichzeitig über mehrere Jahre den extremen Bedingungen im All Stand hält und zuverlässige Daten liefert,“ so Heinzel.
Sollte das neue Lasersystem ausfallen, wird GRACE-FO über die bewährte Mikrowellentechnologie weiterhin wichtige Schwerfeldinformationen für die globale Klimaforschung liefern. Das GeoForschungsZentrum Potsdam koordiniert alle deutschen Anteile an der geplanten Satellitenmission und wertet die wissenschaftlichen Daten aus.

GRACE Follow-on ist ein Gemeinschaftsprojekt der NASA und des GeoForschungsZentrums Potsdam in Zusammenarbeit mit dem Albert-Einstein-Institut Hannover, dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) sowie den industriellen Partnern SpaceTech und Astrium. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung, das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie und die Helmholtz-Gemeinschaft fördern das gesamte Satellitenprojekt mit insgesamt 49,2 Millionen Euro.

Hinweise für Redaktionen:
Für weitere Informationen stehen Ihnen Dr. Gerhard Heinzel am Institut für Gravitationsphysik unter Telefon +49 511 762 19984 oder per E-Mail unter gerhard.heinzel@aei.mpg.de, Benjamin Knispel vom Albert-Einstein-Institut unter Telefon +49 511 19104 oder per E-Mail unter benjamin.knispel@aei.mpg.de sowie Dr. Ude Cieluch vom Exzellenzcluster QUEST unter Telefon +49 511 762 -17481 oder per E-Mail unter ude.cieluch@quest.uni-hannover.de gerne zur Verfügung.

Mechtild Freiin v. Münchhausen | Leibniz Universität Hannover
Weitere Informationen:
http://www.uni-hannover.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Biber verändern das Gesicht der Arktis
16.07.2018 | Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung

nachricht Drohnen zählen Tiere in Afrika
11.07.2018 | Schweizerischer Nationalfonds SNF

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

Forscher am KIT entwickeln Fenstereinheiten mit Diamantscheiben für Fusionsreaktoren – Neue Scheibe mit Rekorddurchmesser von 180 Millimetern

Klimafreundliche und fast unbegrenzte Energie aus dem Fusionskraftwerk – für dieses Ziel kooperieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit. Bislang...

Im Focus: Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional verschränkten Quantensystemen. Diese ermöglicht mehr Effizienz, Sicherheit und eine weitaus geringere Fehleranfälligkeit gegenüber bisher gängigen Mess-Methoden, wie die Forscher/innen nun im Fachmagazin „Nature Physics“ berichten.

Die Vision einer vollständig abhörsicheren Übertragung von Information rückt dank der Verschränkung von Quantenteilchen immer mehr in Reichweite. Wird eine...

Im Focus: Was passiert, wenn wir das Atomgitter eines Magneten plötzlich aufheizen?

„Wir haben jetzt ein klares Bild davon, wie das heiße Atomgitter und die kalten magnetischen Spins eines ferrimagnetischen Nichtleiters miteinander ins Gleichgewicht gelangen“, sagt Ilie Radu, Wissenschaftler am Max-Born-Institut in Berlin. Das internationale Forscherteam fand heraus, dass eine Energieübertragung sehr schnell stattfindet und zu einem neuartigen Zustand der Materie führt, in dem die Spins zwar heiß sind, aber noch nicht ihr gesamtes magnetisches Moment verringert haben. Dieser „Spinüberdruck“ wird durch wesentlich langsamere Prozesse abgebaut, die eine Abgabe von Drehimpuls an das Gitter ermöglichen. Die Forschungsergebnisse sind jetzt in "Science Advances" erschienen.

Magnete faszinieren die Menschheit bereits seit mehreren tausend Jahren und sind im Zeitalter der digitalen Datenspeicherung von großer praktischer Bedeutung....

Im Focus: Erste Beweise für Quelle extragalaktischer Teilchen

Zum ersten Mal ist es gelungen, die kosmische Herkunft höchstenergetischer Neutrinos zu bestimmen. Eine Forschungsgruppe um IceCube-Wissenschaftlerin Elisa Resconi, Sprecherin des Sonderforschungsbereichs SFB1258 an der Technischen Universität München (TUM), liefert ein wichtiges Indiz in der Beweiskette, dass die vom Neutrino-Teleskop IceCube am Südpol detektierten Teilchen mit hoher Wahrscheinlichkeit von einer Galaxie in vier Milliarden Lichtjahren Entfernung stammen.

Um andere Ursprünge mit Gewissheit auszuschließen, untersuchte das Team um die Neutrino-Physikerin Elisa Resconi von der TU München und den Astronom und...

Im Focus: First evidence on the source of extragalactic particles

For the first time ever, scientists have determined the cosmic origin of highest-energy neutrinos. A research group led by IceCube scientist Elisa Resconi, spokesperson of the Collaborative Research Center SFB1258 at the Technical University of Munich (TUM), provides an important piece of evidence that the particles detected by the IceCube neutrino telescope at the South Pole originate from a galaxy four billion light-years away from Earth.

To rule out other origins with certainty, the team led by neutrino physicist Elisa Resconi from the Technical University of Munich and multi-wavelength...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Wie geht es unserer Ostsee? Ein aktueller Zustandsbericht

17.07.2018 | Veranstaltungen

Interdisziplinäre Konferenz: Diabetesforscher und Bioingenieure diskutieren Forschungskonzepte

13.07.2018 | Veranstaltungen

Conference on Laser Polishing – LaP: Feintuning für Oberflächen

12.07.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Optische Kontrolle von Herzfrequenz oder Insulinsekretion durch lichtschaltbaren Wirkstoff

17.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

Umweltressourcen nachhaltig nutzen

17.07.2018 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Textilien 4.0: Smarte Kleidung und Wearables als Innovation

17.07.2018 | Innovative Produkte

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics